CZ325092A3

CZ325092A3 - Lance

Info

Publication number: CZ325092A3
Application number: CS923250A
Authority: CZ
Inventors: Andre Bock; Robert Mousel; Patrick Bintner
Original assignee: Arbed
Priority date: 1991-10-30
Filing date: 1992-10-29
Publication date: 1993-05-12
Also published as: CN1071958A; BR9203570A; US5395095A; ZA926436B; JPH05255727A; US5303901A; AU2213092A; LU88023A1; EP0539683A1; CA2077473A1; KR930008159A; PL296432A1

Description

Předložený vynález se týká přívodní trubky na dmýchání plynu do pece /dále dmýchací přívodní trubka/, konkrétněji přívodní trubky pro zušlechťování kovu dmýcháním plynu až do povrchu roztavené kovové lázně.The present invention relates to a furnace lance (further a lance lance), more particularly a lance for refining metal by blowing gas to the surface of a molten metal bath.

v wv w

Během zušlechtovacího procesu, například během zušlechťování litiny nebo sloučenin železa, Je zušlechťovací plyn, většinou kyslík, dmýchán zeshora do lázně roztaveného kovu.During the refining process, for example during the refining of cast iron or iron compounds, the refining gas, mostly oxygen, is blown from above into the molten metal bath.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Dmýchací přívodní trubka, používaná běžně pro takový proces zušlechťování, má hlavu stryskami, vytvářejícími 4 nebo 6 supersonických /s nadzvukovou rychlostí/ paprsků zušlechtovacího plynu, které dopadají na povrch lázně v předem stanovených místech dopadu. Taková přívodní trubka Je obecně charakterizována rychlostí proudu plynu, která Je závislá na přívodním tlaku a supěrsonickou výtokovou rychlostí plynu, která Je funkcí přívodního tlaku. V průběhu následujícího popisu bude přívodní trubka tohoto typu označována vyjádřením konvenční přívodní trubka·The lance, commonly used for such a refining process, has a head with jets generating 4 or 6 supersonic (with supersonic speed) refining gas jets that impact the surface of the bath at predetermined impact points. Such a lance is generally characterized by a gas flow rate which is dependent on the inlet pressure and a supersonic gas outlet velocity which is a function of the inlet pressure. In the following description, a lance of this type will be referred to as a conventional lance ·

Byly vypracovány různé techniky y aby se zinterrzivnilo míchání kovové lázně, aby sa přiváděl nový roztavený kov nepřetržitě do kontaktu s oxidačním plynem, aby sa zamezilo výskytu přesycaní oxidačního plynu v lázni a zamezilo se místnímu přehřátí v místech dopadu paprsků plynu.Various techniques have been developed to interfere with the mixing of the metal bath to bring the new molten metal continuously into contact with the oxidizing gas, to prevent the oxidation gas from oversaturating in the bath and to prevent local overheating at the points of impact of the gas jets.

Z Ltuxembourgova patentu č. 87 855 Je známa dmýchací přívodní trubka pro vytvoření stejného počtu plynových paprsků, čímž se nárazová místa na povrchu lázně roztaveného kovu mohou pohybovat,do Jisté míry nepřetržitě podél válcové části, během prav covního postupu zušlechtování. V porovnání s výše uvedenou konvenční přívodní trubkou, tato přívodní trubka se vyznačuje sama lepším mícháním kovové lázně, zlepšeným rozstřikováním oxidačního plynu a lepším znovurozdělaním reakčního tepla v blízkosti nárazových míst paprsků plynu. Hlava přívodní trubky v souladu s Lu%embourgovým patentem č. 87 855 zahrnuje rotující část -fcabo rotor, který Je vystaven přímo účinkům ohřevu a postřikování lázní, ale který nicméně nemůže být v důsledku technických příčin začleněn do chladicího okruhu přívodní trubky. Výsledkem toho má hlava dmychací přívodní trubky podstatně kratší dobu životnosti naž hlava 'konvenční dmychací přívodní trubky, u níž může být ’ Jednoduše dosaženo statické chlazení koncové kopulové části s pevnými tryskami.From Ltuxembourg Patent No. 87,855, a blower lance is known for producing the same number of gas jets, whereby the impact points on the surface of the molten metal bath can move, to some extent continuously along the cylindrical portion, during the right-hand refining process. Compared to the aforementioned conventional lance, this lance is itself characterized by better agitation of the metal bath, improved spray of oxidizing gas, and better redistribution of the reaction heat near the impact points of the gas jets. The lance head in accordance with Lu% Embourg Patent No. 87,855 includes a rotating part - a tubo rotor which is directly exposed to the heating and spraying of the bath, but which, however, cannot be incorporated in the lance cooling circuit due to technical reasons. As a result, the head of the blower lance has a significantly shorter lifetime than that of the head of a conventional blower lance, in which static cooling of the fixed dome tip dome can simply be achieved.

Jiná technika, velmi dobře známa ve spojení s procesem LDCL /CL = cirkulační přívodní trubka/, činí užití nakloněného tělesa přívodní trubky schopným, aby obíhalo okolo vertikální osy, a tak aby šablonovalo nebo snímalo povrch lázně Jedním paprskem nebo větším počtem paprsků. Tato LD-CL přívodní trubka ukazuje výhody, které Jsou podobné těm, které byly zmíněny pro přívodní trubku s rotujícími paprsky. Provedení obíhající přívodní trubky vyžaduje nicméně důležité mechanické prostředky Jako dokončenou transformaci zavěšeni vybavení pro přívodní trubku.Another technique, well known in connection with the LDCL process (CL = circulating lance), makes use of an inclined lance body capable of orbiting about a vertical axis to pattern or scan the bath surface with a single beam or multiple beams. This LD-CL lance shows advantages that are similar to those mentioned for the rotating jet lance. However, the design of the circulating lance requires important mechanical means As a complete transformation of the suspension of the lance equipment.

vin

Luxembourgův patent, č. 87 353 uveřejňuje regulovatelnou Lavalovu trysku, která dovoluje vytvářet v dmýchací přívodní trubcesupersonický proud plynu, čímž Jsou průtok a rychlost navzá** Jem nezávisle regulovatelné. Proto Je tedy možné získat s tímto zařízením paprsky s měnící se pronikavostí /nebo penetrací/ pro různé průtokové rychlosti. Toto zařízení v souladu s Luxemboúrgovým patentem č. 87 353 bude výhodně začleněno do obecného konceptu nové dmýchací přívodní trubky, představující předmět před* loženého vynálezu.Luxembourg Patent No. 87,353 discloses a controllable Laval nozzle which allows the generation of a supersonic gas stream in a blown lance, thereby controlling the flow rate and velocity independently of each other. Therefore, it is possible with this device to obtain beams of varying penetration (or penetration) for different flow rates. This device, in accordance with Luxembourg Patent No. 87,353, will preferably be incorporated into the general concept of a new lance, representing the object of the present invention.

Konvenční přívodní trubka, vybavená takovou regulovatelnou Lavalovou tryskou, poskytuje samozřejmě možnost, zvýšit průtokovou rychlost oxidačního plynu během pracovního postupu zušlechťování a tímto intenzlfikovat míchání lázně. Tento způsob pracovního postupu má nicméně nevýhodu, že výsledkem Je přesycení oxidačního plynu v lázni anebo dochází k místnímu přehřátí lázně v místech dopadu paprsků na lázeň.A conventional feed tube equipped with such an adjustable Laval nozzle provides, of course, the possibility of increasing the oxidant gas flow rate during the refining operation and thereby intensifying the mixing of the bath. However, this method of operation has the disadvantage that the result is the supersaturation of the oxidizing gas in the bath, or there is a local overheating of the bath at the impact points of the bath.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Předmětem předloženého vynálezu Je vytvořit dmýchací přívodv ní trubku, konkrétněji přívodní trubku pro zušlechtování kovů dmýcháním plynu do povrchu kovové lázně. Tato přívodní trubka, obsahující regulovatelné trysky, vytvářející supersonlcký proud zušlechťovacího plynu, z čehož Jsou průtok a rychlost nezávisle regulovatelné a hlava dmýchací přívodní trubky s ředou pevných trysek, otevřených do čelní kopule dmýchací hlavy, které rozdělují tok supersonlcký tok plynu do Jednotlivých volných paprsků, které dovolují íntenziflkovat míchání lázně, aniž by se zvyšovalo riziko přehřátí kovové lázně nebo přesycení oxidačního plynu v místech, kde dopadají paprsky plynu na lázeň.It is an object of the present invention to provide a lance lance, more particularly a lance for refining metals by blowing gas into the surface of a metal bath. The lance comprises controllable nozzles generating a supersonic refining gas stream of which the flow and velocity are independently adjustable and the head of a lance of fixed nozzles open to the blowhead dome that divides the supersonic gas flow into the individual free beams, which allow to intensify the mixing of the bath without increasing the risk of overheating the metal bath or supersaturating the oxidizing gas at the points where the gas jets hit the bath.

Tento předmět Je dosažen dmýchací přívodní trubkou, charakterizovanou tím, že přívodní trubka obsahuje cyklický modulátor pro výtokovou rychlost přes Jmenov Janou řadu trysek, a v níž Je zmíněný cyklický modulátor přizpůsoben pro postupné uzavírání -i první řady, uvedených trysek pro průchod plynu a simultánní postupné uvolnění druhé řady uvedených trysek pro průchod plynu během první části modulačního cyklu a naopak během sekundární části modulačního cyklu.This object is achieved by a lance, characterized in that the lance comprises a cyclic modulator for outlet velocity through a said series of nozzles, and wherein said cyclic modulator is adapted to sequentially close the first row of said gas passage nozzles and simultaneously sequential releasing a second row of said gas passage nozzles during the first part of the modulation cycle and vice versa during the secondary part of the modulation cycle.

Předložená dmýchací přívodní trubka obsahuje prostředky pro cyklické modulování průtokové rychlosti individuálních paprsků mezi minimální a maximální hodnotou, takže průtoková rychlost paprsků se spolehlivě nemění synchronně s průtokovou rychlostí ve zbývajících paprscích, aby se průtoková rychlost nezvyšovala nebo neklesala ve stejném čase. a nedosahovala jejich minimální nebo maximální hodnoty ve stejném okamžiku.The present lance comprises means for cyclically modulating the flow rate of the individual beams between a minimum and a maximum value so that the beam flow rate does not reliably vary synchronously with the flow rate in the remaining beams so that the flow rate does not increase or decrease at the same time. and did not reach their minimum or maximum value at the same time.

Předložená dmýchací přívodní trubka vyvíjí specifický pohyb tekutiny v lázni pomocí množství paprsků plynu, které mají stálá nárazová místa na povrchu lázně. Tento pohyb tekutiny specificky zvyšuje přívod roztaveného materiálu směrem ke stálým nárazovým místům paprsků. Míchání lázně Je zdokonaleno, aniž by se zvýšilo přesycení oxidačního plynu v lázni anebo docházelo k místnímu přehřátí v místech dopadu, kde paprsky narážejí na lázeň.The present lance generates a specific movement of fluid in the bath by means of a plurality of gas jets having fixed impact points on the bath surface. This movement of the fluid specifically increases the supply of molten material towards the fixed impact points of the spokes. Mixing of the bath It is improved without increasing the supersaturation of the oxidizing gas in the bath or causing local overheating at the points of impact where the beams hit the bath.

Princip činnosti takové přívodní trubky může být vysvětlen následovně :The principle of operation of such a lance can be explained as follows:

Paprsek plynu, narážející na povrch tekutiny posunuje z tohoto místa dopadu objem tekutiny a tím se tvoří na povrchu tekutiny podtlak. Objem tekutiny, přemístěné paprskem plynu Je parametr, který se zvyšuje hlavně s průtokovou rychlostí paprsku. Výsledkem toho Je, že zvýší-li se průtoková rychlost plynu, vzroste objEm deprese a pásmo nárazu paprsků se stává zdrojem vytváření toku kapaliny, která Je vytlačována z nárazového pásma.The gas jet impinging on the surface of the fluid shifts the volume of the fluid from this point of impact, thereby creating a vacuum on the surface of the fluid. Volume of fluid displaced by the gas jet It is a parameter that increases mainly with the flow rate of the jet. As a result, as the gas flow rate increases, the volume of depression increases and the jet impact zone becomes the source of the flow of liquid that is expelled from the impact zone.

Jestliže na druhé straně průtoková rychlost paprsků plynu klesá, podtlak , vytvořený na povrchu kapaliny se vlivem gravitace vyrovná a nárazové pásmo paprsků se stane touto cestou poklesem tvorby kapaliny, která se pohybuje směrem k nárazovému pásmu paprsků.If, on the other hand, the flow velocity of the gas jets decreases, the vacuum created on the liquid surface will be equalized by gravity and the jet impact zone will become the path of the drop of liquid formation that moves towards the jet impact zone.

Výsledkem toho, i když průtoková rychlost Je modulována mezi minimální a maximální hodnotou, tvoří maximální hodnota významnější míchání tekutiny než paprsek s rovnoměrnou průtokovou rychlostí, rovnající se inegrované průměrné modulované průtokové rychlosti.As a result, even if the flow rate is modulated between the minimum and maximum value, the maximum value constitutes a more significant fluid mixing than a jet with a uniform flow rate equal to the integrated average modulated flow rate.

Postavením vedle sebe zdrojů a poklesů, to Je paprsky se zvyšující se průtokovou rychlostí a těch se snižující se průtoko-» vou rychlostí, podaří se intenzifikování pohybu kapalíny v lázni. Jedno tvoří vskutku typ motorů tekutiny, které Jsou tvořeny cyklicky reverziblíními páry zdroje a poklesu, tvořící střídání toku materiálu mezí pásmem nárazů modulovaných paprsků.By juxtaposing sources and sinks, i.e., rays with increasing flow rate and those with decreasing flow rate, the liquid movement in the bath is intensified. Indeed, one type of fluid motor is formed by cyclically reversible source and sink vapors, forming an alternation of material flow between the impact range of the modulated beams.

V důsledku toho se značně zvýší mícháni lázně ve srovnáni s přívodní trubkou s nemodulovanými stálými paprsky o téže průtokové rychlosti zušlechťovacího plynu.As a result, the agitation of the bath is greatly increased compared to the supply tube with unmodulated fixed jets at the same flow rate of the upgrading gas.

Průmyslová praxe má ukázat, že výsledky dosažené s přívodní trubkou podle výše vysvětleného principu Jsou nakonec ekvivalentní s výsledky dosaženými s přívodní tnubkou s obíhajícími paprsky.Industrial practice is intended to show that the results achieved with the lance according to the principle explained above are ultimately equivalent to the results achieved with the orbiting lance.

Výsledkem příslušného výběru četnosti a modulační funkce /to Jest rozvoje průtokové rychlosti s časem a posunováním cyklu mezi Jednotlivými paprsky/ sa má mimoto podařit produkování složeného Jevu pohybu tekutiny s rezonančním charakterem. Tyto Jevy dále zvyšují pohyb materiálu v lázni a mají pozitivní vliv na kinetlku metalurgických reakcí a také na tání odpadových kovů, které smějí být do lázně přidávány.As a result of the appropriate frequency selection and modulation function (i.e., the development of the flow rate with time and cycle shifting between the individual beams / s), the composite effect of the fluid movement with resonant character is also to be produced. These phenomena further increase the movement of material in the bath and have a positive effect on the kinetics of metallurgical reactions as well as on the melting of the waste metals that may be added to the bath.

Způsob, kterým se mění průtoková rychlost v proměnných paprscích Je funkcí charakteristických veličin, Jako například geometrické konfigurace prostředků užívaných k dosažení cyklické modulace průtokové rychlosti každého z Jednotlivých paprsků.The way in which the flow rate varies in variable beams is a function of characteristic variables, such as the geometric configuration of the means used to achieve cyclic modulation of the flow rate of each of the individual beams.

Bude například zhodnoceno, že Je možné, mít úplnou okamžitou průtokovou rychlost všech paprsků, aby byly přibližné konstantní.For example, it will be appreciated that it is possible to have a complete instantaneous flow rate of all beams to be approximately constant.

Může být například výhodou, vytvořit pár paprsků, z nichž Jeden má maximální průtokovou rychlost v okamžiku, kdy druhý má minimální průtokovou rychlost nebo naopak.For example, it may be advantageous to provide a pair of spokes, one having a maximum flow rate at the moment the other has a minimum flow rate or vice versa.

Může být výhodou, zvolit geometrické rozdělení paprsků a cyklické rozdělení průtokových rychlostí takovým způsobem, že horizontální složky dynamických sil působí na přívodní trubku, a které Jsou v důsledku náchylnosti paprsků, ukázány nulovým výsledkem v každém momentě cyklu.It may be advantageous to select geometric beam distribution and cyclic flow rate distribution in such a way that the horizontal components of the dynamic forces act on the inlet pipe and which are shown to be zero at each moment of the cycle due to the susceptibility of the beams.

Přehled obrázků na výkresechBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Jiné charakteristické veličiny a výhody dóstaneme z detailV V ního popisu upřednostňovaného provedení, které Je osvětleno na příkladu a zobrazeno na připojených výkresech, kde ukazuje obr. 1 podélný příčný řez, podél dvou obvodových rovin dmýchací hlavy, příslušející k dmýchací přívodní trubce podle vynálezu obr. 2 podélný řez příčné sekce., podél dvou obvodových rovin, regulovatelné Lavalovy trysky, příslušející k dmýchací přívodní trubce podle vynálezu obr. 3a j_ecj_en z rovinných pohledů nárazových míst na povrchu ^a lázně během první a druhé poloviny cyklu obr. 4a část AA modulačního zařízení v okamžiku poloviny cyklu a pozdějšíOther characteristics and advantages will become apparent from the detailed description of the preferred embodiment, which is illustrated by way of example and shown in the accompanying drawings, in which: FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the transverse section. along two peripheral planes adjustable Laval nozzle belonging to a blowing lance according to the invention. Figure 3a j _ec j _e nz planar views of the impingement locations on the surface ^and the bath during the first and second half-cycle in Fig. 4A section AA a modulation device at half-cycle and later

Příklady provedeni vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Jak ukazují obrázky 1 a 2, předložená dmýchací přívodní trubka /1/ obsahuje těleso přívodní trubky /2/, přlvařené k dmýchací hlavě /3/. Těleso přívodní trubky /2/ má plášt obsahující čtyři koaxiální objímky /4, 5, 6, 7/, např. čtyři navařené ocelové trubky Jsou drženy odděleně rozmístěné pomocí rozpěrných vložek a ' Jsou směrovány k hlavě /3/ přívodní trubky, aby se rozdělil okruh chladicí vody /9/ mezi objímky /4', 5, 6, 7/ pláště a stěny dmýchací hlavy /3/.As shown in Figures 1 and 2, the present lance (1) comprises a lance body (2) flanged to the lance (3). The lance body (2) has a sheath comprising four coaxial sleeves (4, 5, 6, 7), eg four welded steel pipes are held separately spaced by spacers and directed to the lance head (3) to divide a cooling water circuit (9) between the sleeves (4 ', 5, 6, 7) of the housing and the blow head wall (3).

- δ Zavěšení montážního celku přívodní trubky a zásobovací zdroje, dodávající tekutiny, zejména kyslík a dusík a také chladicí vodu nejsou na obr. 1 znázorněny a na obr.2 nejsou vzhledem k předloženému vynálezu důležité.The suspension of the supply pipe assembly and the supply sources supplying fluids, in particular oxygen and nitrogen, as well as cooling water, are not shown in Fig. 1 and are not relevant to the present invention in Fig. 2.

Vnitřní stěna trubky /16/ v tělese, přívodní trubky /2/ odděluje kruhovou komoru /10/, vymezenou podélnou osou a-aC Podpěrná tyč /11/ Je koaxiální k ose a-a⁷ a Je oporou celého celku, skládajícího se z části Lavalovy trysky /12/. Opěrná tyč /11/ se skládá přednostně z trubky, která dovoluje zabudování elektrických kabelů pro zásobování mnohostranného kontrolního mechanismu elektrickým proudem. Toto bude popsáno v pozdější kapitole. Podle Jiného provedení mohou být podpěrná tyč /11/ a vnitřní stěna použity samy Jako elektrické vodiče, vedoucí elektrický proud k uvedenému kontrolnímu mechanismu.The inner wall of the tube (16) in the body, the inlet tube (2) separates the annular chamber (10) defined by the longitudinal axis a-aC The support rod (11) is coaxial to the aa ⁷ axis and supports the whole assembly / 12 /. The support rod (11) preferably consists of a tube which allows the installation of electric cables for supplying the multifunctional control mechanism with electric current. This will be described in a later chapter. According to another embodiment, the support rod (11) and the inner wall can be used themselves as electrical conductors conducting electric current to said control mechanism.

Lavalova tryska dále zahrnuje translační těleso /13/ připojené k podpěrné tyči /11/ pomocí středu kontrolního mechanismu' mu, obsahujícího lineární krokový motor /15/ a válcovou objímku /15/. V této objímce /15/ se může translační těleso /13/ pohybovat nahoru a dolů podél osy a-a^z přívodní trubky /1/. «Jak lze pozorovat na obr. 2, konec translačního tělesa /13/ má tvar typu Jehly, jejíž profil sleduje kontinuální aerodynamickou přechodovou křivku, takže se sníží tvorba turbulence v proudu zu-’5 šlechťovacího plynu na minimum.The Laval nozzle further comprises a translation body (13) connected to the support rod (11) by means of the center of the control mechanism comprising a linear stepper motor (15) and a cylindrical sleeve (15). In this sleeve (15), the translation body (13) can move up and down along the axis a and ^{from the} feed tube (1). As can be seen in FIG. 2, the end of the translation body (13) has a needle-like shape whose profile follows a continuous aerodynamic transition curve, so that turbulence formation in the stream of the breeding gas is minimized.

V plášti /7/ tělesa přívodní trubky /2/ Je umístěna koaxiální trubka /16/ pro zušlechťovací plyny předeváímu primární kyslík. Ve výši translačního tělesa /13/ obsahuje koaxiální trubka /16/ část /Yl/ upravené spojovací části a zúžení, které se prodlužuje:k válcové trubce. Spojovací část a zúžení tvoří dohromady s Jehlou translačního tělesa /13/ regulovatelnou Lavalovu trysku /12/. Charakteristické veličiny nebo parametry Lavalovy trysky /12/ mohou být modifikovány v posunu translačního tělesa ve směru osy a-a^z. Tato Lavalova tryska dovoluje proto kontrolovat průtokovou rychlost zušlechťovacího plynu nezávisle na supersonické rychlosti paprsku zušlechťovacího plynu ve výstupu Lavalovy trysky JY2J,A coaxial pipe (16) for refining gases, in particular primary oxygen, is disposed in the housing (7) of the lance body. At the height of the translation body (13), the coaxial tube (16) comprises a portion (Y1) of a modified connecting portion and a taper which extends to the cylindrical tube. The connection portion and the constriction form together with the needle of the translation body (13) an adjustable Laval nozzle (12). The characteristic variables or parameters of the Laval nozzle (12) can be modified in the translational displacement of the translational body in the a and ^z direction. This Laval nozzle therefore makes it possible to control the flow velocity of the refining gas independently of the supersonic speed of the refining gas jet at the outlet of the Laval nozzle JY2J,

Činnost regulovatelné Lavalovy trysky /12/ Je podrobněji specifikována v Luxembourgově patentu č. 87 353 odkazy, které Jsou v něm začleněny.The operation of the adjustable Laval nozzle (12) is more specifically specified in Luxembourg Patent No. 87,353 by the references incorporated therein.

Spodní proud vzhlede® k části /17/ trubky /16/ dopravující zušlechťovací plyn, přívodní trubka /1/ obsahuje podle předloženého vynálezu, modulační zařízení /18/ /viz.obr.l/, které Je umístěno centrálně v supersonickém proudu zušlechťovacího plynu.The downstream stream of the upgrading gas delivery portion (17) of the inlet tube (1) comprises, according to the present invention, a modulation device (18) (see Fig. 1) which is located centrally in the supersonic upgrading gas stream.

Modulační zařízení /18/ Je umístěno nad přívodním kusem /28/ provedeným se čtyřmi vstupními otvory /29/. Funkce vstupních otvorů spočívá v rozdělování hlavního supersonického proudu zušlechv tovacino plynu aerodynamicky korektním způsobem do čtyř supersonických paprsků, z čehož by se průtoková rychlost blížila rychlosti bez přítomnosti modulačního zařízení /18/.The modulation device (18) is located above the feed piece (28) provided with four inlet openings (29). The function of the inlet orifices is to distribute the main supersonic stream of the refining gas in an aerodynamically correct manner into four supersonic beams, from which the flow rate would approach the velocity in the absence of the modulator (18).

Čtyři trysky /30/, které mají konstantní průřez, začínají v kuse /28/ a sahají dolů ke koncové kopuli /32/ hlavy přívodní trubky, kde oddělují čtyři výstupní otvory /31/.The four nozzles (30) having a constant cross section start at the piece (28) and extend down to the end dome (32) of the inlet pipe head where they separate the four outlet openings (31).

Shora uvedené čtyři výstupní otvory /31/ Jsou zavěšeny oddělené úhlem 90° na obvodu, mající jejich střed na ose a-a' přívodní trubky /1/. Osy trysek /30/ Jsou důsledně nakloněné v úhluoC vzhledem k ose a-a^přívodhí trubky /1/. Volba tohoto úhlu Je podle Jiných faktorů funkcí geometrie nádoby a vzdálenosti hlavy přívodní trubky od lázně. Zpravidla Je úhel X, volen mezi 1Q° až 15°.The above four outlet openings (31) are suspended separately by 90 ° at the periphery having their center on the axis a-a 'of the lance (1). The nozzle axes (30) are consistently inclined at an angle α with respect to the axis α-α of the feed tube (1). The choice of this angle is, according to other factors, a function of the vessel geometry and the distance of the inlet pipe head from the bath. As a rule, the angle X is selected between 10 ° to 15 °.

Modulační zařízení /18/ obsahuje rotor. Tento rotor má horní válcovou část /19/, která Je upevněna k opěrnému zařízení /20/ zahrnující horní ložisko /21/ a spodní ložisko /22/. Ve znázorněném provedení Jsou horní ložisko /21/ a spodní ložisko /22/ valivá ložiska, mající kryty, které Jsou těsně, ale odnímatelným způsobem připevněny ke stěně /7/ tělesa přívodní trubky /2/. Upevv novací prostředky mohou být odlišné od těch, které Jsou znázorněny na obr. 1, které ovšem konstituují pouze upřednostňované provedení.The modulation device (18) comprises a rotor. The rotor has an upper cylindrical portion (19) which is fixed to a support device (20) comprising an upper bearing (21) and a lower bearing (22). In the embodiment shown, the upper bearing (21) and the lower bearing (22) are roller bearings having covers which are tightly but removably attached to the wall (7) of the lance housing (2). The fastening means may be different from those shown in FIG. 1, which, however, constitute only the preferred embodiment.

Jeden nebo několik servomotorů /23/, umístěných mezi stěnou /7/ tělesa přívodní trubky /2/ a trubkou /16/ udělují modulačnímu zařízení /18/ rotační pohyb. Úhlová rychlost uvedeného zařízení /18/ může být regulována.One or more servomotors (23) located between the inlet pipe wall (7) and the pipe (16) impart rotary movement to the modulation device (18). The angular velocity of said device (18) can be controlled.

Se zřetelem na rotaci, Je hřídel servomotoru /23/ provedena s pastorkem, kterým Je činný zazubený kroužek /25/, namontovaný na opěrném a pohyblivém zařízení /20/.With respect to rotation, the servomotor shaft (23) is designed with a pinion by which a toothed ring (25) is operatively mounted on a support and movable device (20).

Vodiče pro dodávku elektřiny a kontrolní signály servomotorů /14/ a /23/ Jsou umístěny mezi stěnou /7/ a trubkou /16/, ačkoliv nejsou na obrázcích znázorněny. Je známo, že prostor mezi stěnou /7/ a trubkou /16/ Je přednostně naplněn neutrálním plynem, takovým Jsko Je dusík. Tento plyn Je výhodně udržován pod mírným přetlakem s ohledem na zušlechťovací plyn /např. kyslík/, proudící centrální trubkou přívodní trubky /1/. Toto opatření zaručuje, že Je zamezeno penetraci kyslíku náchylné k vyvolání vznícení v servomotoru nebo v Jeho vodičích. Aby se zamezilo statickým elektric kým výbojům mezi různými prvky, hlavně mezi rotorem a pevnými částmi, Jako vodiči /26/ Jsou počítána ekvipotenciální měření.The power supply wires and actuator control signals (14) and (23) are located between the wall (7) and the pipe (16), although not shown in the figures. It is known that the space between the wall (7) and the pipe (16) is preferably filled with a neutral gas such as nitrogen. This gas is preferably kept under a slight overpressure with respect to the refining gas (e.g. oxygen flowing through the central tube of the feed tube (1). This measure ensures that oxygen penetration prone to ignition in the servomotor or its wires is prevented. In order to avoid static electric discharges between different elements, mainly between the rotor and the fixed parts, equipotential measurements are calculated as conductors.

Modulační zařízení /18/ se skládá z horní válcové části /19/ a rotačního uzávěru, tyto části Jsou připojeny k druhým tak, aby dovolovalo toto připojení Jednoduchou demontáž. Horní válcová část /19/, která má válcově tvarovaný vnitřek, se rozšiřuje nad danou vzdálenost v přívodní trubce a vzdor předmětu k rotačnímu pohybu tvoří stabilizační vzdálenost pro supersonický proud zušlechíovacího plynu. Rotační uzávěr /35/ Je instalován přímo nad čtyřmi otvory /29/, provedenými v kusu /28/.The modulation device (18) consists of an upper cylindrical part (19) and a rotary closure, these parts being connected to each other so as to permit this connection by simple removal. The upper cylindrical portion (19) having a cylindrically shaped interior extends above a given distance in the lance, and the resistance of the object to rotational movement forms a stabilizing distance for the supersonic stream of the refining gas. The rotary seal (35) is installed directly above the four holes (29) provided in the piece (28).

Podle upřednostňovaného provedení rotačního uzávěru /35/, posledně zmíněný, obsahuje trubku /36/, čímž Jsou.H^^íiwádý dva sy metrické protilehlých místech. Vnitřní průmět-trubky /36/ Je přednostně volen tak, aby průmět vnitřní části trubky /36/ na výstupu kusu /28/ kompletně zakrýval čtyři Již zmíněné vstupní otvory -/29/,a aby-Obrys* vnitřního průmětu byl tan genciální ke čtyřem vstupním otvorům /29/. Profil kusů /37/ může být popsán získaným řezem, podél šikmé roviny, Jako plný tuhý válec, který má tentýž vnitřní průměr a výšku trubky /36/. Část Je provedena takovým způsobem, aby průsečná rovina byla tangenciální k základně válce, a aby Jeho odříznutím z Jiné roviny vznikl cirkulační segment, mající otevřený úhel přibližně 90° /viz. obr. 4/According to a preferred embodiment of the rotary closure (35), the latter comprises a tube (36), whereby there are two symmetrical opposite locations. The inner projection of the tube (36) is preferably chosen so that the projection of the inner part of the tube (36) at the outlet of the piece (28) completely covers the four inlet ports mentioned above (29) and the inlet openings (29). The profile of the pieces (37) can be described by the obtained cut, along an inclined plane, as a solid rigid cylinder having the same internal diameter and height of the tube (36). The portion is designed in such a way that the intersection plane is tangential to the base of the cylinder and that by cutting it from the Other plane a circulation segment having an open angle of approximately 90 ° is formed (see FIG. Fig. 4 /

Toto provedení rotačního uzávěru /35/ má být vybráno s ohledem na výhody vyrobení. To perfektně splňuje Jeho funkci, ačkoliv kontrast fází dvou částí paprsků perfektní není.This embodiment of the rotary closure (35) is to be selected with respect to manufacturing advantages. This perfectly fulfills His function, although the phase contrast of the two beam parts is not perfect.

Princip pracovní činnosti cyklického modulátoru a také tvorba pohybu tekutiny v lázni podle principu reverzibilních párů zdrojů a poklesů může být analyzována pomocí obrázků 3a, 3b a 4a, 4b.The principle of operation of the cyclic modulator as well as the formation of fluid movement in the bath according to the principle of reversible pairs of sources and sinks can be analyzed by means of Figures 3a, 3b and 4a, 4b.

Rotační uzávěr /35/ Je otáčen servomotorem /23/ přes střed válce /15/ a v okamžiku částečně zavírá dva diametrálně odlehlé výstupní otvory /29A/, kdežto ponechává úplně volný přístup ke dvěma druhým diametrálně odlehlým výstupním otvorům /296/, které Jsou odsazeny úhlem 90°, s ohledem na to, průtoková rychlost Je minimální ve dvou tryskách /30A/ připojeným ke dvěma výstupním otvorům /29A/, kdežto ve dvou tryskách /308/, připojeným ke dvěma výstupním otvorům /29B/ Je průtoková rychlost maximální, /viz obr. 3a/. Během první otáčky o 100° po chvíli vzroste průtoková rychlost ve dvou tryskách /30A/ a klesne ve dvou tryskách /30B/. Nárazové pásmo paprsků /Al, A2/, vystupujících z trysek /30B/ tvoří poklesy /viz obr. 3a/. Důsledkem toho Je tok materiálu l · zjištěný v lázni mezi zdrojovými pásmy a pásmy poklesů. Po dokončení první otáčky 100° zavírá uzávěr /35/ na maximum pár výstupních otvorů /298/ a zcela uvolňuje přístup k páru výstupních otvorů /29A/ /viz obr.4b/. Výsledkem toho Je nyní maximální tok v tryskách /3QA/ a minimální v tryskách /30B/.The rotary shutter (35) is rotated by the servomotor (23) over the center of the cylinder (15) and at the moment partially closes the two diametrically opposed outlet openings (29A), while leaving completely free access to two second diametrically opposed outlet openings (296) which are offset an angle of 90 ° with respect to the flow rate is minimal in two nozzles (30A) connected to the two outlet openings (29A), whereas in two nozzles (308) connected to the two outlet openings (29B) the flow rate is maximum, see Fig. 3a /. During the first rotation 100 ° after a while, the flow rate in the two nozzles (30A) increases and decreases in the two nozzles (30B). The impact zone of the rays (A1, A2) emerging from the nozzles (30B) forms dips (see FIG. 3a). As a result, the material flow 1 found in the bath between the source and sink zones. Upon completion of the first 100 [deg.] Revolution, the closure (35) closes the pair of outlet openings (298) to a maximum and completely accesses the pair of outlet openings (29A) (see FIG. 4b). As a result, there is now a maximum flow in the nozzles (30A) and a minimum flow in the nozzles (30B).

Během druhé otáčky o 100°, která uvádí v momentě uzávěr zpět do výchozí polohy, se zvýší průtoková rychlost ve dvou tryskách /30B/ a sníží se ve dvou tryskách /3QA/. Nárazová pásma paprsků /Bl, B2/ vystupujících z trysek /30B/ tvoří zdroje a nárazová pásma paprsků /Al, A2/, vystupujících z trysek /30A/ tvoří poklesy. Tok materiálu v lázni Je následně vracen, Jak Je porovnáno se situací náležející k první otáčce 100° /viz obr. 3b/.During the second rotation of 100 °, which brings the closure back to the starting position at the moment, the flow rate in the two nozzles (30B) increases and decreases in the two nozzles (30A). The impact zones of the spokes (B1, B2) exiting the nozzles (30B) form the sources and the impact zones of the spokes (A1, A2) exiting the nozzles (30A) form the sinks. The material flow in the bath is then returned as compared to the situation pertaining to the first 100 ° revolution (see Fig. 3b).

Toto upřednostňované provedení dmýchací přívodní trubky má výhodu, že radiální síly /obvodová k ose přívodní trubky/ působí až k dmýchací hlavě /3/, paprsky opouštějf^přívodní trubku pod úhlem at s ohledem na vertikální směr, mají výsledek rovnající se_;nule v každém okamžiku cyklu. Dmýchací přívodní trubka podle upředňostňovaného provedení není následně vystavena vlivu postranního namáhání v důsledku paprsku během Jeho činnosti.This preferred embodiment of the lance has the advantage that the radial forces (circumferential to the axis of the lance) exert up to the lance (3), the beams exiting the lance at an angle and with respect to the vertical direction, have a result equal to _; zero at any point in the cycle. The lance according to the preferred embodiment is not subsequently subjected to lateral stress due to the beam during its operation.

Kromě toho může mít přívodní trubka rovněž několik přídavných spalovacích trysek /34/, které Jsou umístěny na obvodu ústí trysek dodávajících primární zušlechtovací plyn. Tyto přídavné spalovací trysky /34/ Jsou připojeny k proudu sekundárního plynu v prstencovitých mezerách mezi stěnami /6/ a /7/ pláště přídavné trubky /1/.In addition, the lance may also have a plurality of additional combustion nozzles (34) located at the periphery of the nozzles supplying the primary refining gas. These additional combustion nozzles (34) are connected to the secondary gas stream in the annular gaps between the walls (6) and (7) of the jacket of the additional tube (1).

Předložený vynález poskytuje se zřetelem na ovládání zušlech tovaclcho procesu dmýchací přívodní trubku, která dovoluje vytvořit v lázni pohyb tekutiny podporující výron materiálu až k nárazovým místům paprsku plynu a zvyšuje tím míchání kapaliny v lázni během jejího zušlechíování, aniž by se tím tvořila v místech dopadů paprsků plynu situace přesycení oxidačního plynu anebo místního přehřátí.The present invention, with respect to the operation of the process heats, provides a lance which allows the fluid to be spun up to the impact points of the gas jet in the bath, thereby increasing the mixing of the liquid in the bath during refining without forming at the impact points gas situation of oxidation gas supersaturation or local overheating.

Vynález dosahuje,i přes Jednoduchý mechanický projekt,metalurgické výsledky, které Jsou nakonec- rovné výsledkům, dosažených s rotujícími paprsky u přívodní trubky, mající, podstatně složitější mechanickou konstrukci.The invention achieves, despite a simple mechanical design, metallurgical results which are ultimately equal to the results obtained with rotating beams of a lance having a substantially more complex mechanical construction.

Protože kopule /32/, která Je nejzazší mězí přívodní trubky, obklopená kapalnou lázní, Je kompletně chlazena vodou, Je dmýchací hlava charakterizována vysokou životností.Since the dome (32), which is the rearmost copper inlet pipe surrounded by a liquid bath, is completely water-cooled, the blow head is characterized by a long service life.

Všechny pohyblivé části Jsou pod krytem ve vnitřní části dmýchací přívodní trubky, která Je ihegrovaně chlazená vodou a Jsou proto chráněny proti xtrémnímu prostředí, převládajícím nad povrchem kovové lázně.All moving parts are covered by a cover in the inner part of the lance, which is cooled by water cooling and are therefore protected against the xtreme environment prevailing over the surface of the metal bath.

Jiná výhoda spočívá v tom, že modulační zařízení /18/ může být Jednoduchým způsobem přidáno k Již existující dmýchací přívodní trubce.Another advantage is that the modulation device (18) can be simply added to an already existing lance.

Ačkoliv Je vynález popisován ve spojení s upřednostňovaným provedením, Je ho možné použít, díky informacím, které Jsou v něm obsaženy, pro Jiný typ. Vynález lze v praxi realizovat použitím počtu paprsků, který Je vyšší nebo nižší než 4 nebo oddělením posunutí cyklů mezi průtokovými rychlostmi paprsků nebo činností s Jinými modulačními funkcemi /průtoková rychlost/čas/.Although the invention is described in connection with a preferred embodiment, it is possible to use it, due to the information contained therein, for another type. The invention can be realized in practice by using a number of beams that is greater than or less than 4 or by separating cycle shifts between beam flow rates or operations with other modulation functions (flow rate / time).

vyn. - /?vyn. - /?

Claims

A lance lance, more particularly a lance lance for refining metal by blowing gas into a metal bath surface, said lance comprising controllable nozzles (12) which produce a supersonic (supersonic) flow of noble gas whose flow and velocity are independently adjustable and a blow head (3) with a plurality of stable nozzles (30) open at the head of the dome (32) of the blow head (3) dividing the supersonic gas stream into individual free beams, characterized in that the blow inlet pipe (1) comprises a cyclic modulator for a flow rate through said nozzle row and that the cyclic modulator is adapted to sequentially close the first row of gas passage nozzles and simultaneously simultaneously release the secondary row of gas passageways during the first portion of the modulation cycle and vice versa during the second part of the modulation cycle.

2. The lance of claim 1, wherein the cyclic modulator and the stable nozzles cooperate at any time to determine a completely constant gas flow over the cycle.

3. The lance according to claim 1 or 2, wherein the lance comprises:

2n /n.2/ nozzles, wherein the nozzles are arranged so that proprodukovaly 2 n free jet corresponding to the same angle with the longitudinal axis of the lance and nozzle gradual EVE ^m, distant by an angle of 180 / n degrees, and said cyclic modulator is conceived so as to close the passage through the first two successive nozzles at most when the second two successive nozzles are fully released.

Blower nozzle according to one of Claims 1, 2 or 3, characterized in that the cyclic modulator comprises a rotary closure (35) disposed in the supersonic gas stream countercurrently and in a direct perpendicular position to the component (28) and said inlet component with and having means for rotating the rotary seal (35).

- r:

5. The lance of Claim 4 wherein the means for rotating the rotary closure comprises a hollow cylinder coaxial to the axis of the blower lance and wherein said cylinder has a first end attached to the rotary slide. (a) a servo motor positioned countercurrent to the rotary closure (35) and between the servomotor and the other end of the cylinder There are coupling means which impart to the cylinder a rotational movement about the axis (a-a7) of the supply pipe.

6. The lance according to claim 4 or 5, wherein the rotary shutter (35) is divided by n / 2 planes passing through its rotary axis into n angular sectors showing an angle of 360 / n degrees having identical or approximately an identical shape in which the component (28) delimited by the inlet orifices (29) of the nozzles (30) is also divided into n identical angular sectors where. each of the sectors of the rotary closure (35) shows, at its end of the component (28), an end cross section conceived in such a way that the inlet opening of one section of the two nozzles corresponding to the sector of the part (28) is more. or less closed for the flow of processing gas through said end portion, when the inlet opening of the second nozzle of the same sector shows a cross section _of which is completely or virtually free for the flow of processing gas. _

7. The lance according to any one of Claims 1 to 6, characterized in that the controllable nozzle (12) is in the form of a Laval nozzle imparting a supersonic velocity to the refining gas stream and in said Laval nozzle. change of geometric characteristics of the nozzle (12).

8. The lance of claim 1 wherein the control means (14) of the adjustable Laval nozzle (12) comprises servomotors.

9. The lance according to claim 5 or 8, wherein the electric parts of the actuators are protected in a neutral gas environment which is maintained at a slight overpressure with respect to the refining gas.

10. The lance of claim 1, wherein said lance comprises additional combustion nozzles connected to a subsonic secondary stream of refining gas.

11. The lance according to any one of Claims 1 to 10, characterized in that the cooling water circuits (9) are in the lance jacket (1) and also on the dome front (3) of the lance lance (1).